2019-tese-emsnascimento

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA 
 
 
 
 
 
ELIVÂNIA MARIA SOUSA NASCIMENTO 
 
 
 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DO PROTÓTIPO DE SEMEADORA-
ADUBADORA NO SISTEMA DE CAMALHÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FORTALEZA 
2019 
 
 
ELIVÂNIA MARIA SOUSA NASCIMENTO 
 
 
 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DO PROTÓTIPO DE SEMEADORA-
ADUBADORA NO SISTEMA DE CAMALHÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tese apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Agrícola, do Centro 
de Ciências Agrárias da Universidade Federal 
do Ceará como requisito para obtenção do 
título de Doutor em Engenharia Agrícola. Área 
de concentração: Engenharia de Sistemas 
Agrícolas. 
 
Orientador: Prof. Dr. Carlos Alessandro 
Chioderoli. 
Coorientador: Prof. Dr. Daniel Albiero. 
 
 
 
 
 
FORTALEZA 
2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
ELIVÂNIA MARIA SOUSA NASCIMENTO 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DO PROTÓTIPO DE SEMEADORA-
ADUBADORA NO SISTEMA DE CAMALHÃO 
 
 
 
 
 
Tese apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Agrícola, do Centro 
de Ciências Agrárias da Universidade Federal 
do Ceará como requisito para obtenção do 
título de Doutor em Engenharia Agrícola. Área 
de concentração: Engenharia de Sistemas 
Agrícolas. 
 
 
Aprovada em: _______ de _________________de 2019. 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
_______________________________________ 
Prof. Dr. Carlos Alessandro Chioderoli (Orientador) 
Universidade Federal do Ceará 
 
_______________________________________ 
Prof. Dr. Daniel Albiero (Coorientador) 
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) 
 
______________________________________ 
Carlos Alberto Viliotti 
Universidade Federal do Ceará (UFC) 
 
______________________________________ 
Danilo Roberto Loureiro 
Universidade Federal do Ceará (UFC) 
 
______________________________________ 
Cristiano Zerbato 
Universidade Estadual Paulista (UNESP) 
 
_____________________________________ 
Rouverson Pereira da Silva 
Universidade Estadual Paulista (UNESP) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ao meu esposo, Washington Nascimento e 
minha filha Bruna Alícia Nascimento. 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
A Deus por ser muito bondoso comigo. 
A Universidade Federal do Ceará (UFC) e ao Programa de Pós-Graduação em 
Engenharia Agrícola (PPGEA) pela oportunidade de realizar o curso de Doutorado. 
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela 
concessão da bolsa de estudo, permitindo assim, dedicação integral à pesquisa de doutorado. 
A Agência de Desenvolvimento do Estado do Ceará (ADECE) em parceria com a 
Fundação de Amparo a Pesquisa (ASTEF) pelo apoio financeiro. 
Ao Prof. Dr. Carlos Alessandro Chioderoli, meu orientador, pela confiança, 
amizade, orientação e apoio na realização deste trabalho. 
Aos Prof. Dr. Rodrigo Gregório da Silva e Roberto Nunes Maia do Instituto 
Federal de Educação, Ensino, Básico e Tecnológico (IFCE), Campus de Limoeiro do Norte 
por toda ajuda e disponibilidade de bolsistas e das dependências do IFCE para construção do 
protótipo. 
Aos Profs. da área de concentração em Engenharia de Sistemas Agrícolas (ESA) 
Drs. Leonardo de Almeida Monteiro, Daniel Albiero e Danilo Roberto Loureiro pelos 
conhecimentos transmitido nas aulas. 
Aos Profs. Drs. Carlos Alberto Viliotti, Cristiano Zerbato e Rouverson Pereira da 
Silva pela disponibilidade de participação da banca. 
Aos amigos do Núcleo Integrado de Mecanização e Projetos Agrícolas (NIMPA) 
Roberto Maia, Jean Oliveira, Marcelo Queiroz, Evanaldo Lopes, Natália de Oliveira, Paulo 
Santos, Valberto Feitosa, Vagner Monteiro e Neisvaldo. 
Aos amigos do Laboratório de Investigação em Máquinas e Acidentes Agrícolas 
(LIMA) Cássia Peres, Márcio Porfírio, Wilson Sousa, Luiz Gonzaga, Walisson Silveira, Mara 
Alice Santos, Diniz Vieira, Isabela Lima, Karla Araújo e Leonardo Brito. 
Ao LIMPA, grupo sólido, pelos momentos de convivência e cumplicidade. 
Aos operadores de máquinas De Leon Santiago, Sandoval Rodrigues, aos 
secretários da Graduação Regiane Lima, Lucas Queiroz, Maurício Rodrigues e da Pós-
Graduação Manoel Jacó pela atenção e colaboração quando solicitados. 
Enfim, a todos que contribuíram diretamente e/ou indiretamente para a conclusão 
deste trabalho, meu muito obrigado. 
"O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento 
de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.” 
 
 
RESUMO 
 
A necessidade do desenvolvimento de máquinas especificas que atendam ao pequeno 
produtor tem sido a forma de melhorar o nível tecnológico da mecanização em pequenas 
áreas, principalmente, no semiárido nordestino, onde a maioria desses produtores ainda utiliza 
o uso da tração animal para realização das operações agrícolas. Nesse enfoque, objetivou-se 
com este trabalho desenvolver e avaliar o protótipo de semeadora-adubadora no sistema de 
camalhão. A metodologia do projeto para o desenvolvimento do protótipo foi constituída de 
quatro fases: projeto informacional, conceitual, preliminar e detalhado. Para analisar as 
necessidades do desenvolvimento do novo produto foi utilizado como base o grau tecnológico 
dos agricultores de base familiar. Após a construção do protótipo, o mesmo foi ensaiado em 
campo para avaliar a qualidade do processo de formação do camalhão e qualidade do 
processo de semeadura por meio da estatística descritiva e controle estatístico do processo, 
com a finalidade de verificar as conformidades técnicas e propor melhorias que venha a 
atender as necessidades do pequeno produtor. A distribuição longitudinal de sementes para 
espaçamentos normais estiveram acima de 70% em todos os tratamentos. O processo para a 
qualidade do espaçamento entre sementes e profundidade de sementes manteve-se estáveis, 
desta forma, pode-se considerar que apenas causas naturais atuaram no decorrer do processo. 
O protótipo obteve resultado satisfatório no que se refere à distribuição longitudinal de 
sementes, porém é necessário realizar melhorias, para que o mesmo atinja a profundidade 
desejada para a formação do camalhão e abertura do sulco. A utilização da ferramenta FMEA 
foi eficiente para a identificação de indicadores críticos de qualidade e as respectivas causas. 
 
Palavras-chave: Agricultura familiar. Projetos de máquinas. Semeadura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
The need to create specific machines that serve the small producer has been the way to 
improve the technological level of mechanization in small areas, mainly in the Brazil, where 
most of these producers still use the use of animal traction for agricultural operations. In this 
approach, the objective of this work was to develop and evaluate a prototype of a planter in 
ridge system. The project methodology for the development of the project consisted of four 
phases: informational, conceptual, preliminary and detailed design. To analyze the 
development needs of the product new was used as the basis the technological level family 
farm in the northeastern semiarid region. After the construction of the planter prototype, it 
was field tested to evaluate the process of formation of the ridge and seeding process, by 
means of the statistical control of the process, in order to verify the technical conformities and 
propose improvements that will meet the needs of the small producer. The study of quality 
through the statistic descriptive and process statistical control was stable, but the process 
capability was decentralized, requiring adjustments to suit the quality standards. The 
longitudinal distribution of seeds for normal spacing is above 70% in all parameters. The 
process for the quality of seed spacingand seed depth kept stable can thus be considered as 
only natural causes that occur in the process. The prototype used as a satisfactory result does 
not refer to the longitudinal distribution of seeds, but it is necessary to make improvements so 
that it reaches the depth necessary for the formation of the ridges and the opening of the 
furrow. The use of the FMEA method was efficient to identify critical quality indicators and 
how to cause it. 
 
Keywords: Farming agricultural. Machinery project. Seeding. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1  Sulcador para micro camalhões..................................................................... 26 
Figura 2  Sulcador semeador adubador......................................................................... 26 
Figura 3  Dispositivo sulcador....................................................................................... 27 
Figura 4  Implemento agrícola para conformação de camalhão.................................... 27 
Figura 5  Implemento para preparo múltiplos de canteiros........................................... 28 
Figura 6  Implemento agrícola para construção de sulco.............................................. 28 
Figura 7  Plantadora adubadora camalhoeira................................................................. 29 
Figura 8  Semeadora adubadora camalhoeira................................................................ 39 
Figura 9  Ciclo de vida do produto................................................................................. 42 
Figura 10  Classificação dos requisitos de projeto........................................................... 43 
Figura 11  Diagrama de Mudge....................................................................................... 44 
Figura 12  Matriz da casa de qualidade........................................................................... 44 
Figura 13  Curvas características de operação................................................................ 47 
Figura 14  Croqui da área experimental.......................................................................... 47 
Figura 15  Área do canal ................................................................................................ 49 
Figura 16  Identificação das necessidades dos clientes ao longo do ciclo de vida........ 51 
Figura 17  Lista de verificação dos requisitos gerais do projeto..................................... 53 
Figura 18  Diagrama de Mudge empregado na valoração............................................... 54 
Figura 19  Matriz casa da qualidade................................................................................ 55 
Figura 20  Esquema montado para verificação do escopo do problema........................ 56 
Figura 21  Matriz morfológica da semeadora-adubadora para o sistema de camalhão.. 57 
Figura 22  Abridores de sulco.......................................................................................... 58 
Figura 23  Linhas de semeadura com regulagem de profundidade............................... 59 
Figura 24  Escala de tensão em 100% do limite do material.......................................... 60 
 
 
Figura 25  Escala de tensão em 50% do limite do material............................................ 60 
Figura 26  Escala de tensão em 20% do limite do material............................................ 60 
Figura 27  Escala de tensão em 0,5% (A) e 0,1% do limite do material (B).................. 61 
Figura 28  Construção e montagem do protótipo............................................................ 63 
Figura 29  Construção e montagem dos discos abridores............................................... 64 
Figura 30  Construção e montagem do amorteceor......................................................... 65 
Figura 31  Sistema de distribuição de adubo e semente................................................ 65 
Figura 32  Sistema de transmissão................................................................................ 66 
Figura 33  Protótipo finalizado....................................................................................... 66 
Figura 34  Momento da avaliação do protótipo.............................................................. 67 
Figura 35  Carta de controle da média móvel exponencial ponderada para o 
espaçamento entre sementes nos tratamentos avaliados. (A) Semeadura 
no sulco, velocidade de 3,05 km h
-1
, (B) Semeadura no sulco, velocidade 
de 4,24 km h
-1
, (C) Semeadura no camalhão, velocidade de 3,05 km h
-1 
e 
(D) Semeadura no camalhão, velocidade de 4,24 km h
-1
............................. 70 
Figura 36  Carta de controle da média móvel exponencial ponderada para a 
profundidade de semente nos tratamentos avaliados: (A) Semeadura no 
sulco, velocidade de 3,05 km h
-1
, (B) Semeadura no sulco, velocidade de 
4,24 km h
-1
, (C) Semeadura no camalhão, velocidade de 3,05 km h
-1 
e 
(D) Semeadura no camalhão, velocidade de 4,24 km h
-1
............................. 72 
Figura 37  Carta de controle de média móvel exponencial ponderada para a 
profundidade de adubo nos tratamentos avaliados: S1V1 - Semeadura no 
sulco, velocidade de 3,05 km h
-1
, S1V2 - Semeadura no sulco, velocidade 
de 4,24 km h
-1
, S2V1 - Semeadura no camalhão, velocidade de 3,05 km 
h
-1
 e S2V2 - Semeadura no camalhão, velocidade de 4,24 km h
-1
.............. 74 
Figura 38  Carta de valores individuais e amplitude móvel para a profundidade do 
sulco nos tratamentos avaliados: S1V1 – semeadura no sulco, velocidade 
de 3,05 km h
-1
 (A), S1V2 - Semeadura no sulco, velocidade de 4,24 km 
h
-1
 (B), S2V1 - Semeadura no camalhão, velocidade de 3,05 km h
-1
(C) e 76 
 
 
S2V2 - Semeadura no camalhão, velocidade de 4,24 km h
-1 
(D)................ 
Figura 39  Carta de valores individuais e amplitude móvel para altura do camalhão 
nos tratamentos avaliados: S1V1 – semeadura no sulco, velocidade de 
3,05 km h
-1
 (A), S1V2 - Semeadura no sulco, velocidade de 4,24 km h
-1
 
(B), S2V1 - Semeadura no camalhão, velocidade de 3,05 km h
-1 
(C) e 
S2V2 - Semeadura no camalhão, velocidade de 4,24 km h
-1 
(D)............... 78 
Figura 40  Carta de valores individuais e amplitude móvel para a área do sulco nos 
tratamentos avaliados: S1V1 – semeadura no sulco, velocidade de 3,05 
km h
-1
 (A), S1V2 - Semeadura no sulco, velocidade de 4,24 km h
-1
 (B), 
S2V1 - Semeadura no camalhão, velocidade de 3,05 km h
-1 
(C) e S2V2 - 
Semeadura no camalhão, velocidade de 4,24 km h
-1 
(D)............................. 80 
Figura 41  Indicadores críticos de qualidade do produto.............................................. 82 
Figura 42  Discos abridores utilizados (A) e discos abridores propostos (B e C)........ 83 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTAS DE TABELAS 
 
Tabela 1  Equipe de projeto........................................................................................... 41 
Tabela 2  Metodologia recomendada por Kurachi et al. (1989)................................... 48 
Tabela 3  Formulário FMEA......................................................................................... 49 
Tabela 4  Hierarquização dos requisitos dos clientes ................................................. 54 
Tabela 5  Especificação do projeto sem o critério do telhado...................................... 56 
Tabela 6  Regulagem de semente e adubo.................................................................... 61 
Tabela 7  Detalhamento dos materiais e serviços......................................................... 62 
Tabela 8  Processos de fabricação e equipamentos utilizados..................................... 63 
Tabela 9  Estatística descritiva para a distribuição longitudinal de sementes................ 68 
Tabela 10  Estatísticadescritiva para o espaçamento entre sementes............................. 69 
Tabela 11  Estatística descritiva para a profundidade de semente nos tratamentos 
avaliados........................................................................................................ 71 
Tabela 12  Estatística descritiva para a profundidade de adubo nos tratamentos 
avaliados...................................................................................................... 73 
Tabela 13  Estatística descritiva para a profundidade do sulco nos tratamentos 
avaliados........................................................................................................ 75 
Tabela 14  Estatística descritiva para a altura do camalhão nos tratamentos avaliados... 77 
Tabela 15  Estatistica descritiva para a área do sulco nos tratamentos avaliados......... 80 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 15 
2 OBJETIVOS ..................................................................................................... 16 
3 REVISÃO DE LITERATURA........................................................................ 17 
3.1 Agricultura familiar no Brasil e no Nordeste................................................. 17 
3.2 Semiárido Brasileiro......................................................................................... 19 
3.3 Semeadoras-adubadoras.................................................................................. 21 
3.4 Preparo do solo.................................................................................................. 22 
3.5 Sistema de camalhão......................................................................................... 24 
3.6 Máquinas agrícolas para formação de camalhão........................................... 25 
3.7 Metodologias de Projeto de Máquinas Agrícolas.......................................... 30 
3.8 Inovação tecnológica em máquinas agrícolas.................................................. 33 
3.9 Desempenho operacional em máquinas agrícolas.......................................... 34 
3.10 Pesquisas realizadas com semeadoras-adubadoras no sistema de 
camalhão........................................................................................................ 35 
3.11 Controle Estatístico do Processo...................................................................... 37 
3.12 Análise de modo e efeito de falha (FMEA)..................................................... 38 
3.13 Elementos finitos de máquinas....................................................................... 39 
4 MATERIAL E MÉTODOS............................................................................. 41 
4.1 Desenvolvimento do Projeto............................................................................. 41 
4.1.1 Projeto informacional...................................................................................... 41 
4.1.2 Projeto conceitual.............................................................................................. 45 
4.1.3 Projeto preliminar............................................................................................. 45 
4.1.4 Projeto detalhado.............................................................................................. 45 
4.2 Avaliação do protótipo..................................................................................... 46 
4.2.1 Planejamento estatístico.................................................................................... 46 
4.2.2 Delineamento experimental e análise estatística.............................................. 47 
4.2.3 Qualidade do processo de semeadura............................................................... 48 
4.2.4 Qualidade do processo de formação do camalhão e abertura do sulco............ 48 
4.3 Análise de Efeitos e Modos de Falha (FMEA) ............................................... 49 
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES..................................................................... 51 
5.1 Projeto informacional....................................................................................... 51 
 
 
5.2 Projeto conceitual.............................................................................................. 56 
5.3 Projeto preliminar............................................................................................. 58 
5.4 Projeto detalhado.............................................................................................. 59 
5.4.1 Tensão de Von Mises.......................................................................................... 59 
5.4.2 Dimensionamento do sistema de transmissão................................................. 61 
5.4.3 Construção do protótipo.................................................................................... 62 
5.5 Avaliação do protótipo...................................................................................... 67 
5.5.1 Qualidade do processo de semeadura............................................................. 67 
5.5.1.1 Distribuição longitudinal de sementes............................................................... 67 
5.5.1.2 Espaçamentos entre sementes............................................................................. 68 
5.5.1.3 Profundidade de semente.................................................................................... 71 
5.5.1.4 Profundidade de adubo....................................................................................... 73 
5.5.2 Qualidade do processo de abertura do sulco e formação do camalhão........ 75 
5.5.2.1 Profundidade do sulco......................................................................................... 75 
5.5.2.2 Altura do camalhão............................................................................................. 77 
5.5.2.3 Área do sulco....................................................................................................... 79 
5.6 Análise de Efeito e Modo de Falhas - FMEA.................................................. 82 
6 CONCLUSÃO............................................................. ...................................... 85 
 REFERÊNCIAS ................................................................................................ 86 
 APÊNDICE A – ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO COM O CRITÉRIO 
DO TELHADO........................................................................................ 99 
 APÊNDICE B - ANÁLISE DE EFEITOS E MODOS DE FALHAS 
(FMEA) DO PROTÓTIPO DA SEMEADORA-ADUBADORA.................. 100 
 APÊNDICE C - ESPECIFICAÇÃO DO CHASSI......................................... 102 
 APÊNDICE D - ESPECIFICAÇÃO DOS DISCOS ABRIDORES DE 
SULCO.............................................................................................................. 103 
 APÊNDICE E - ESPECIFICAÇÃO DOS REGULADORES DE LINHA... 104 
 APÊNDICE F - ESPECIFICAÇÃO GERAL DO PROTÓTIPO................. 105 
 ANEXO A – CRITÉRIOS DE SEVERIDADE, OCORRÊNCIA E 
DETECÇÃO.............................................................................................. 106 
 
15 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A agricultura praticada pela maioria dos pequenos agricultores da região 
semiárida nordestina tem como característica marcante baixo nível tecnológico, onde ainda 
predominam-se as práticas agrícolas tradicionais de preparo de solo. No semiárido, o preparo 
do solo é fator determinante para que o agricultor tenha bons resultados com o plantio de 
grãos, uma vez que, esse plantio é realizado no período das chuvas. 
No que se refere ao uso de máquinas agrícolas no semiárido sabe-se que os 
equipamentos tradicionais como trator, grade, arado, subsoladores e semeadoras são os mais 
utilizados durante as operações agrícolas. A semeadura pode ser realizadano plano, no sulco, 
em camalhões ou em covas, sendo que, a implantação das sementes está associada ao tipo de 
cultura, as condições de umidade. 
Diversos fatores podem contribuir para uma semeadura inadequada, a condição do 
solo no momento da semeadura, velocidade de deslocamento do conjunto trator-semeadora e 
fatores ligados a máquina. Quando se trata de máquinas para construção do camalhão, citam-
se profundidade do sulco, altura do camalhão e a área do sulco. 
A formação de camalhões pode ter objetivos diferentes dependendo da região ou 
local. Em regiões com escassez hídricas, como o semiárido, sua construção pode ser efetuada 
para captação de água e conservação do solo. Já em solos com problemas de drenagem e áreas 
de várzeas para escoamento da água e aeração do solo. 
Neste enfoque, devido à necessidade do desenvolvimento tecnológico de novas 
soluções em máquinas agrícolas para o semiárido, a inovação tecnológica é a principal linha a 
ser custeada. Considerando as especificidades da região é necessário o esforço para construir 
ou adaptar as máquinas adequando a utilização dos equipamentos atualmente em uso, nas 
pequenas propriedades em busca de explorar a máxima eficiência dos solos. 
Como existem poucos estudos voltados para a mecanização agrícola no semiárido 
é necessário à inclusão de tecnologias inovadoras que contribua com a elevação da qualidade 
do trabalho agrícola desenvolvidas pelo pequeno produtor. A necessidade de criação e/ou 
adaptação de máquinas específicas que atendam as necessidades dessa categoria tem sido a 
forma de contribuir para o aumento da produtividade das principais culturas, 
Dessa forma, pensando na problemática vivenciada pela agricultura familiar e nas 
condições climáticas do semiárido, verificou-se a importância que o protótipo de semeadora-
adubadora no sistema de camalhão possui, em virtude da demanda de trabalho exigida pelas 
semeadoras manuais no plantio das principais culturas. 
16 
 
2 OBJETIVOS 
 
 O objetivo geral foi o desenvolvimento, construção e avaliação do protótipo de 
semeadora-adubadora no sistema de camalhão de modo a atender as necessidades da 
agricultura familiar. 
Como objetivos específicos, tem-se: 
 Elaborar o projeto informacional, conceitual, preliminar e detalhado do 
protótipo da semeadora-adubadora; 
 Avaliar o processo de semeadura e de abertura de sulco e formação do 
camalhão por meio do controle estatístico do processo (CEP); e, 
 Avaliar por meio da Análise de Modo e Efeito de Falhas (FMEA) do protótipo 
desenvolvido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
3 REVISÃO DE LITERATURA 
 
3.1 Agricultura familiar no Brasil e no Nordeste 
 
A Agricultura Familiar é a unidade produtiva onde o trabalho é totalmente 
executado por membros da família, proprietária da terra e dos recursos para o trabalho, cuja 
renda seja, no mínimo, 80% oriunda da atividade agropecuária (MDA, 2010). Do ponto de 
vista legal (Lei n. 11.326 de 2006), agricultor familiar é aquele que pratica atividades no meio 
rural e que cumpre os seguintes quesitos: 
 
I - não deter área maior do que quatro módulos fiscais; II - utilizar 
predominantemente mão de obra da própria família nas atividades do seu 
estabelecimento ou empreendimento; III - a renda familiar ser predominantemente 
originada de atividades vinculadas ao próprio estabelecimento e IV - o 
estabelecimento ser dirigido pelo agricultor (a) com sua família (art.3). 
 
No Brasil, os estabelecimentos rurais com área menor que 10 hectares constituem 
50,3% (1,8 milhões de unidades) dos estabelecimentos e ocupam 2,4% da área total (6,3 
milhões de hectares) (IBGE, 2006). Entre os principais produtos produzidos nesses 
estabelecimentos, destaca-se o milho, cultivado em praticamente todas as propriedades, 
seguido pelo feijão, presente em grande número de estabelecimentos. 
A Organização das Nações Unidas para a Agricultura e a Alimentação (FAO) e o 
Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA), relatam que a agricultura 
familiar tem como base: a gerência do trabalho no estabelecimento é do produtor direto, a 
maior parte do trabalho é realizada pela própria família, ocorrendo à contratação de 
trabalhadores apenas temporariamente e, a principal fonte de renda, cerca de 80%, deve ser 
originada da agricultura. 
Na região Nordeste, a agricultura familiar abrange quase metade dos 
estabelecimentos rurais no Brasil, correspondendo a 88,3% dos agricultores da região, os 
quais ocupam uma área de 43,5% da área total explorada pela agropecuária. Além disso, esses 
estabelecimentos detêm 82,9% da ocupação de mão de obra no campo e respondem por 43% 
do valor bruto da produção agropecuária nordestina (IBGE, 2010). É a região que apresenta a 
menor área média por estabelecimento na agricultura familiar (<de 20 ha). 
A agricultura praticada na região nordestina é muito diversificada seja com 
relação às culturas plantadas, seja com relação ao grau tecnológico empregado na produção 
18 
 
agrícola (IPEA, 2015). O milho e o feijão são culturas bem adaptadas às regiões tropicais e 
subtropicais com alta disponibilidade de água, nutrientes e radiação solar, onde produzem 
grande quantidade de biomassa (SOUZA et al., 2011), no entanto, no nordeste brasileiro essas 
culturas são cultivadas, principalmente, na época chuvosa. 
Diversas pesquisas e levantamentos têm sido realizados para identificar as 
características e necessidades dos agricultores de base familiar no Brasil e no Nordeste 
(CAVALCANTI; RESENDE, 2001; TEIXEIRA et al., 2009; MORAIS et al., 2009; ETENE, 
2010; MDA, 2010; IPEA, 2015; VASCONCELOS; SILVA; MELO, 2013; GUANZIROLI; 
DI SABBATO; VIDAL, 2014). O que tem sido observado é que as características 
tecnológicas e associativas são muito distintas entre os agricultores familiares, com uma 
acentuada diferença entre os tipos e as regiões do país. As regiões Norte e Nordeste são as 
mais desfavorecidas em todos os aspectos de tecnologia e associativismo (CORCETTI; 
LORETO, 2017). 
Do ponto de vista tecnológico, no nordeste brasileiro é altíssimo o percentual de 
famílias que utilizam em seus estabelecimentos o uso de tração manual, isto é, foice e enxada. 
Este percentual, que era de 61,2% em 1996, caiu para 43,8% em 2006, mas ainda está longe 
do percentual nacional e muito aquém do que seria de esperar de uma agricultura mais 
desenvolvida e moderna (GUANZIROLI; BUAINAIN; DI SABBATO, 2012). Albiero et al. 
(2019) avaliaram o nível tecnológico dos agricultores cearenses e observaram que 77,5% 
utilizam máquinas simples, 12,5% utilizam máquinas simples no preparo do solo, 10% 
utilizam máquinas simples para semeadura e utilizam máquinas simples para o cultivo. 
Apenas 20% dos agricultores familiares do Nordeste usam trator como fonte de 
potência, na maioria dos casos, recorrem a aluguel da máquina para realização de 
determinadas operações agrícolas ou a cooperativas existentes na região para atendê-los 
(IBGE, 2006). Além do trator, outros implementos são utilizados, entre eles, tem-se o uso de 
arados, grades e cultivadores para o preparo do solo, e o uso de semeadoras manuais, 
conhecidas como matracas para a semeadura do milho e feijão, suas principais culturas 
(IBGE, 2006; SIMÕES; SCHMITZ, 2000). 
A baixa utilização de semeadoras mecânicas e o uso elevado de semeadora 
manual podem está associado a falta deste tipo de equipamento adaptado às pequenas 
propriedades e ao elevado valor das semeadoras de tração mecânica, contribuindo para 
elevação nos custos de produção (STEFANELLO, 2013; VASCONCELOS, 2013; MELO, 
2013). No semiárido nordestino o plantio é predominantemente convencional, em muitas 
19 
 
regiões, esse plantio está associado à formação de camalhão para captação de água da chuva 
ou sistema de irrigação. 
A agricultura familiar por meio do Programa Nacional de Fortalecimento da 
Agricultura Familiar(PRONAF) tem ampliado a mecanização no campo, por meio da compra 
de equipamentos destinados a agricultura familiar, no entanto, há uma carência de máquinas 
de baixa potência apropriados às condições desses agricultores (MACHADO; REIS; 
MACHADO, 2010). 
Segundo a Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores 
(ANFAVEA), o setor em questão registrou, apenas no último ano, um aumento em torno de 
45% nas vendas de tratores, da linha destinada à agricultura familiar com tratores de 15 cv até 
75cv. Já os implementos disponíveis para ser utilizados por esses tratores provêm de 
fabricantes de pequeno porte, o que gera insegurança sobre vários aspectos. 
O emprego de máquinas agrícolas inadequadas pode trazer prejuízos nos campos 
técnico, econômico e ambiental (BALSAN, 2006). Dentre os principais problemas destacam-
se os relacionados aos custos, operação, manutenção, eficiência, durabilidade, além de 
compactação e erosão do solo e contaminação química do solo e da água (MACHADO; 
REIS; MACHADO, 2010). 
Para Albiero (2010), se a agricultura familiar tivesse acesso a um sistema 
mecanizado em que as operações fossem realizadas de forma adequada e com eficiência seria 
possível realizar o maior aproveitamento da terra, consequentemente, ocorreria o aumento da 
produção. No entanto, a agricultura familiar necessita de apoio na apropriação de tecnologia e 
informações, o que pode ser alcançado com investigação de suas principais necessidades e 
desenvolvimento de projetos de máquinas voltados para atendê-las (STEFANELLO, 2013). 
 
3.2 Semiárido Brasileiro 
 
As regiões semiáridas do globo terrestre se caracterizam pelo déficit hídrico e por 
um elevado saldo positivo da energia solar, contribuído para altas taxas evaporativas dos 
corpos hídricos e superfícies úmidas (ANDRADE, 2017). O semiárido brasileiro abrange o 
norte do Estado de Minas Gerais, os sertões da Bahia, Sergipe, Alagoas, Pernambuco, 
Paraíba, Rio Grande do Norte, Ceará e Piauí (SANTOS; SANTOS; SANTOS, 2014). 
O semiárido brasileiro possui sua capacidade produtiva limitada, devido as suas 
características e qualidades intrínsecas em relação aos fatores naturais. Segundo Brito et al. 
(2012), em regiões semiáridas, a água é o principal fator limitante para o consumo humano, 
20 
 
animal e produção de alimentos, entretanto, a irregularidade pluvial torna a agricultura uma 
atividade de alto risco. 
A maior parte da água oriunda da chuva não é aproveitada em todo o seu 
potencial, e se perdem pelo escoamento superficial e pela enxurrada, causando problemas 
para as terras cultiváveis, com a perda de nutrientes do solo, limitando a agricultura de 
sequeiro (CAVALCANTI; RESENDE, 2001). 
No que se refere ao uso de máquinas agrícolas no semiárido sabe-se que os 
equipamentos tradicionais como trator, grade, arado, subsoladores e semeadoras são utilizados 
sem levar em conta as características do solo (SANTOS, 2010). Segundo o MDA (2010) o 
uso do trator deve ser incentivado com cautela, já que muitas áreas do semiárido nordestino 
não são passíveis de mecanização, pois os solos rasos apresentam alto risco de erosão, 
devendo ser revolvido o mínimo possível. 
O Nordeste abrange 18,27% do território brasileiro, possuindo uma área de 
1.561.177,8 km²; destes 962.857,3 km² estão inseridos no denominado Polígono das Secas, 
delimitado em 1936 e revisado em 1951, dos quais 841.260,9 km² abrangiam o semiárido 
nordestino (ARAÚJO, 2011). Na região semiárida nordestina, a produtividade agrícola, em 
grande parte de subsistência, é afetada por diversos fatores entre eles, a maneira rudimentar de 
cultivo associada à falta de tecnologia adequada e o aumento das áreas de cultivo para regiões 
sem aptidão agrícola (TEIXEIRA, 2016). 
O Ceará ocupa o quarto lugar no ranking dos estados brasileiros com o maior 
número de estabelecimentos familiares com atividades diversificadas, com 341.510 
propriedades desse tipo, o que corresponde a 90% das unidades rurais do estado (IBGE, 
2006). Segundo o MDA (2010), as principais culturas cultivadas pelos agricultores familiares 
cearenses são o feijão, o milho grão, arroz de casca, mandioca e criação de suínos, 
respectivamente, 91, 89, 88, 82 e 81%. A agricultura praticada pela maioria dos pequenos 
agricultores dessa região apresenta baixo nível de adoção, onde as práticas agrícolas 
tradicionais são as predominantes nos sistemas de cultivos (MAIA; MIYAMOTO; 
SILVEIRA, 2016; CAVALCANTI; RESENDE, 2001). 
Os pequenos agricultores dessa região, embora, em alguns casos, tenham 
conhecimentos das praticas agrícolas inovadoras que foram desenvolvidas ou adaptadas para 
região, poucos utilizam as inovações tecnológicas que proporcionariam um aproveitamento 
mais racional dos recursos disponíveis em suas propriedades (SIMÕES; SCHITZ, 2000; 
PATERNIANI, 2001; BALSANI, 2001). 
21 
 
Em suma, diante das pesquisas encontradas, percebe-se a grande importância da 
adoção da tecnologia por meio da criação ou adaptação de máquinas e equipamentos nas 
atividades agrícolas do semiárido como forma de aumentar a produtividade nessa região. 
 
3.3 Semeadoras-adubadoras 
 
O aumento da produtividade das culturas é uma meta buscada por produtores e 
pesquisadores (TOURINO et al., 2009). O processo de semeadura é uma das principais 
operações agrícolas mecanizadas no contexto de modernização da agricultura (PORTELA, 
1999) pode ser realizado no plano, em sulco, em camalhões ou em covas, sendo que, a 
implantação das sementes está associada ao tipo de cultura, as condições de umidade e o 
combate à erosão (BALASTREIRE, 1990). 
Pela definição, semeadora é a máquina capaz de dosar e colocar no solo o órgão 
de propagação sexuada denominada semente (BALASTREIRE, 1990). Quando, além de 
dosar a semente, a máquina também é capaz de dosar e colocar no solo o fertilizante será 
denominado semeadora-adubadora (REIS; FORCELLINI, 2002). As principais funções desse 
equipamento são dosar as sementes, abrir o sulco de semeadura, depositar as sementes no 
fundo do sulco e cobri-las com uma camada de terra (REIS; MACHADO; BISOGNIN, 2007). 
De acordo Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT, 1994), as máquinas 
que realizam a semeadura são classificadas como de precisão e de fluxo contínuo. As 
semeadoras de precisão distribuem as sementes no leito de semeadura, agrupadas uma a uma, 
em linhas e em intervalos regulares. Já as semeadoras de fluxo contínuo distribuem as 
sementes em linha de acordo com a recomendação em kg ha
-1
. 
As semeadoras-adubadoras exercem papel fundamental na agricultura, com elas 
são criadas as condições para que a semeadura seja feita de maneira mais adequada, já que o 
sucesso da cultura está relacionado com sua correta implantação (SIQUEIRA et al., 2012). É 
importante para adequada deposição da semente ao solo de acordo com a profundidade 
requerida para cada espécie, uma correta regulagem, pois quando realizada de forma errada 
pode interferir diretamente no estande inicial da cultura resultando em redução de 
produtividade (SEKI; BENEZ; SILVA, 2012). 
A semeadora é considerada por muitos especialistas como um dos equipamentos 
mais importantes para agricultura, pois o sucesso do estabelecimento de uma cultura depende 
da mesma, já que se ocorrerem falhas durante o processo de semeadura a produção final das 
culturas serem á prejudicada (SILVEIRA, 2001). Mantovani, Cruz e Oliveira (2015) 
22 
 
avaliaram o desempenho de uma semeadora-adubadora para o estabelecimento da cultura do 
milho com alta densidade de semeadura e observaram que a velocidade de 9 km h--1 aumentou a 
porcentagem de duplos e falhas, independentemente do espaçamento e do tipo de dosador. 
O processo de semeadura busca a adequada distribuição longitudinal das sementes 
no solo, aliada à correta profundidade de deposição das mesmas para se obter estande correto 
e uniforme (ALMEIDA et al., 2010). É uma das etapasque exigem perfeição em sua 
execução, pois pode comprometer a rentabilidade da atividade agrícola (ROS et al., 2011). 
Para Melo et al. (2013) existem poucos estudos nos solos cearenses quanto à 
avaliação da distribuição de sementes por semeadoras-adubadoras. Segundo Mercante et al. 
(2005), a correta dosagem de semente e fertilizante pela semeadora é uma importante etapa no 
processo de semeadura em qualquer cultura, enquanto o processo eficiente de dosagem de 
sementes consiste na sua distribuição uniforme, de acordo com os padrões recomendados para 
a cultura. 
Para Kurachi et al. (1989), Albiero et al. (2012) e Bertelli et al. (2016) quando 
trata-se da distribuição longitudinal de sementes é importante avaliar a eficiência das 
semeadoras existentes no mercado brasileiro por meio da porcentagem de espaçamentos 
aceitáveis e coeficiente de variação geral da produção de espaçamentos, já que a uniformidade 
de distribuição de sementes durante o processo de semeadura é de extrema importância para a 
obtenção de estande adequado de plantas, consequentemente, melhoria da produtividade das 
culturas. 
 
3.4 Preparo do solo 
 
O preparo do solo é um processo mecânico no qual se procura alterar o estado 
físico, químico e biológico do solo, de forma a proporcionar melhores condições para o 
máximo desenvolvimento das culturas (FURLANI et al., 2013). Além de visar o rápido 
crescimento do sistema radicular, o sistema de preparo do solo facilita a absorção de água e de 
nutrientes, elimina plantas indesejáveis evitando a competição (GATTO et al., 2003). 
Os sistemas de preparo do solo devem propiciar boas condições físicas do solo, 
para que as plantas possam se desenvolver adequadamente (CORTEZ et al., 2011). Existem 
diversos sistemas de preparo do solo, os quais são enquadrados em categorias como: 
convencional, cultivo mínimo ou preparo conservacionista e a semeadura direta, em que o 
processo de preparo do solo é realizado somente no leito de semeadura (ASAE, 1996). 
23 
 
No sistema convencional, o preparo do solo consiste na mobilização dos resíduos 
superficiais, incorporando-os ao solo, provocando excessiva pulverização na camada 
superficial. O uso indiscriminado deste sistema de preparo de solo tem causado graves 
problemas (REICHERT et al., 2009), entre eles, o aumento da densidade do solo (SILVA et 
al., 2011). 
No caso do preparo de solo pelo sistema convencional, implementos comuns ao 
preparo do solo dos mais variados cultivos são necessários, tais como arado ou grade aradora, 
grade niveladora, sulcador ou encanteirador e possivelmente subsolador, devendo-se 
certamente considerar o uso de trator adequado aos implementos que serão utilizados, 
especialmente com relação à necessidade de potência exigida por estes. 
O preparo periódico é realizado, basicamente, com o uso de arado e grade, cujo 
arado efetua o corte, elevação e inversão da leiva, e a grade complementa esse trabalho, 
diminuindo o tamanho dos torrões na superfície e nivelando o terreno, sem rotação periódica 
com outros tipos de equipamentos, interferindo no meio ambiente e fatores socioeconômicos, 
tem levado muitos agricultores a procurarem alternativas sustentáveis e com menores 
impactos para o solo (SILVA et al., 2011). 
No semiárido o preparo do solo é fator determinante para que o agricultor tenha 
bons resultados com o plantio de grãos, uma vez que, esse plantio é realizado no período das 
chuvas, assim se o terreno não for arado ou gradeado, durante o período de chuvas podem 
ocorrer processos erosivos e perdas de solo e de água. Práticas tradicionais de preparo de solo, 
como a semeadura em covas, mostram-se pouco eficientes para conter a degradação física 
área (RIBEIRO NETO; BIROLO, 2013). 
O sistema conservacionista tem como princípio o mínimo ou o não revolvimento 
do solo, utilizam-se máquinas ou implementos que quebram superficialmente a estrutura do 
solo, sem revolvê-lo intensamente, procurando não destruir os agregados e deixando maior 
quantidade de resíduos na superfície da área (ORTIZ–CAÑAVATE; HERNANZ, 1989). 
O sistema de cultivo mínimo é fundamentado no uso de escarificadores e/ou 
subsoladores, o qual possibilita uma baixa movimentação do solo, permanência de 30% da 
superfície coberta por resíduos, aumento da infiltração de água no solo, não destrói os 
agregados e diminui os riscos de erosão (RIQUETTI, 2011). 
O sistema plantio direto é um manejo conservacionista de áreas agrícolas, ao qual 
veem reduzindo os impactos causados pela atividade agrícola, minimizando perdas de solo e 
conservando material vegetal na superfície (REIS et al., 2007). O acúmulo de material vegetal 
no solo é uma prática extremamente eficaz na conservação dos nutrientes, matéria orgânica e 
24 
 
água (OLIVEIRA et al., 2012), atribuído, principalmente, a grande quantidade de matéria 
orgânica, mínimo revolvimento do solo e rotação de cultura. 
 
3.5 Sistema de camalhão 
 
O sistema de camalhão é uma técnica de preparo do solo muito antiga, mas que 
ainda é bastante utilizada. Em área com problema de drenagem facilita o escoamento da água 
favorecendo a aeração do solo, principalmente, quando o plantio da cultura é realizado em 
cima do camalhão. Em regiões com pouca chuva pode ser construído em curva de nível com o 
objetivo de proteger o solo e facilitar a infiltração da água aumentando sua disponibilidade, 
principalmente dentro do sulco (MARTINS; NOGUEIRA, 2015). 
O sistema de plantio no camalhão tem como objetivo proporcionar maior aeração 
para as raízes com a elevação da parte superior do solo e também melhorar a drenagem, 
fazendo com que a água seja escoada mais rapidamente, diminuindo o tempo de inundação 
sofrido pela cultura comparado com o sistema de plantio convencional (MILLAR, 1978). 
Na Europa é uma prática bastante difundida, principalmente, para o cultivo de 
pastagens (SEVENHUIJSEN, 1994). Este sistema adapta-se a áreas sistematizadas com ou 
sem declive, proporcionando garantia de boa drenagem para cultivos de sequeiro em área com 
problema de drenagem (SILVA; PARFITT, 2004). De acordo com Lara Junior (2013), a 
confecção de camalhão pode ser realizada utilizando sulcadores tipo pé de pato ou 
camalhoeiras de disco para camalhões estreitos (até 1,00 m de largura) e encanteiradoras 
equipadas com enxada rotativa ou com discos e formatador de canteiros, para camalhões até 
1,80 m de largura. 
A largura dos camalhões está condicionada ao tipo de solo e às práticas de cultivo, 
em solos mais arenosos, o afastamento entre sulcos não deve ultrapassar a 0,70 m, e em solos 
argilosos, podem atingir 1,80 m (SILVA et al., 2007), no entanto, a largura dos camalhões 
está em função do espaçamento utilizado para as culturas, aliado à distribuição espacial de 
plantas que proporcione o melhor desempenho produtivo, e das operações mecanizadas 
realizadas na lavoura (SILVA; DUARTE, 2006). 
Outra aplicação muito comum do sistema de camalhão é sua utilização para 
captação da água da chuva, uma vez que, a formação do camalhão resulta ao mesmo tempo na 
formação de sulcos no solo. Este sistema consiste na modificação da superfície do terreno, de 
maneira a formar um plano inclinado entre dois sulcos sucessivos, em curva de nível, 
25 
 
denominados camalhões, que funciona como área de captação de água da chuva (MARTINS; 
NOGUEIRA, 2015). 
De acordo com Sousa et al. (2013) é comum a distribuição irregular das chuvas na 
zona semiárida, sendo importante o aumento do tempo e oportunidade da água de chuva na 
área de plantio. Segundo Oliveira et al. (2012), tal fato é um dos fatores mais limitantes à 
produtividade agrícola, comprometendo o rendimento das culturas nessas regiões. 
Devido à grande variação das chuvas registradas na região semiárida do nordeste 
brasileiro, é de fundamental importância o preparo do solo com técnicas de captação de água 
de chuva com semeadura no sistema de camalhão, visandoassegurar os cultivos implantados 
em regime de sequeiro, principalmente, para amenizar os efeitos do déficit hídrico ocorrido 
em anos de pouca precipitação pluviométrica (ALVINO et al., 2012). 
 
3.6 Máquinas agrícolas para formação de camalhão 
 
A formação de camalhões em áreas agrícolas é muito comum, porém, sua 
formação pode ter objetivos diferentes dependendo da região ou local. Em regiões com 
escassez hídricas, como o nordeste brasileiro, sua construção pode ser efetuada para captação 
de água da chuva e conservação do solo. Já em solos com problemas de drenagem e áreas de 
várzeas para escoamento da água e aeração do solo. 
Várias patentes foram pesquisadas e estudadas para a elaboração do presente 
trabalho, no entanto, não existe uma máquina específica que realize a semeadura no sistema 
de camalhão e que atendam as necessidades do pequeno produtor. Aqui as mais relevantes 
foram discutidas de forma individual, as mesmas encontram-se descritas no documento de 
patente de invenção, número do registro BR1020160260230, intitulada “Semeadora-
adubadora-camalhoeira para captação de água in situ e solos de várzeas". 
A PI11058102A2 trata-se de dispositivo sulcador para realização de elevações da 
superfície formando micro camalhão, preferencialmente em solos de várzeas para o plantio de 
milho e soja. Constitui-se de haste sulcadora, provida de ponteira de aço, chapas defletoras 
laterais com regulagem de abertura e sistema de deposição de adubo (Figura 1). 
 
 
 
 
 
 
 
26 
 
Figura 1 - Sulcador para micro camalhões 
 
Fonte: http://www.inpi.gov.br. 
 
A PI8803385A trata-se de módulo sulcador semeador adubador que possibilita a 
mecanização das culturas irrigadas por sulcos que adotam a prática do plantio na lateral do 
sulco (Figura 2). Consiste na adaptação do sulcador e conjunto semeador-adubador, ao 
suporte modulado em forma de V, preso ao sulcador com a finalidade de fazer a abertura dos 
sulcos para irrigação. 
 
Figura 2 - Sulcador semeador adubador 
 
Fonte: http://www.inpi.gov.br. 
 
A patente de invenção BR 202013 015483-6 propõe uma solução para atender às 
necessidades do plantio de culturas em solos compactados (Figura 3). Constituído de 
dispositivo sulcador dotado de dois discos, os quais são acionados para a formação do micro-
camalhão, ainda possui uma estrutura dotada de haste sulcadora fixada a um suporte e uma 
27 
 
mola de compressão caracterizada por um conjunto de dois discos sulcadores côncavos e 
recortados. 
 
Figura 3 - Dispositivo sulcador 
 
Fonte: http://www.inpi.gov.br. 
 
A patente de invenção BR 102013 027417-8 A2 descreve um implemento 
agrícola para conformação de camalhões para solucionar aspectos de drenagem (Figura 4). O 
implemento é composto de duas lâminas articuladas por suas extremidades proximais e 
dotadas de sistema de controle angular para permitir variações na largura dos camalhões a 
serem conformados por meio do aumento ou redução do ângulo, o mesmo é dotado de 
sulcadores nas extremidades, destinado à construção dos drenos adjacentes ao camalhão e de 
roda imediatamente posterior para prover estabilidade à operação e auxiliar na conformação 
dos drenas. 
 
Figura 4 - Implemento agrícola para conformação de camalhão 
 
 
Fonte: http://www.inpi.gov.br. 
 
28 
 
O documento de patente de invenção US 3557883 apresenta um implemento para 
o preparo de múltiplos canteiros através de uma lâmina dentada (Figura 5). Além da 
geometria de conformação trapezoidal do camalhão, as estruturas elevadas de solo 
conformadas pelo implemento, se caracterizam por serem somente de base estreita, cuja 
conformação apresenta menor complexidade, sem regulagens adicionais e destinada apenas 
para formação de camalhões, sem funções adicionais de semeadura ou adubação. 
 
Figura 5 - Implemento para preparo múltiplos 
de canteiros 
 
Fonte: http://www.inpi.gov.br. 
 
A patente de invenção US 6199639, consiste de implemento agrícola com arranjo 
de placas em forma de asas articuláveis acopladas a uma estrutura dotado de ferramenta 
sulcadora (Figura 6). O solo é erguido pela ferramenta sulcadora para a construção do sulco 
ou dreno, enquanto que o conjunto de asas localizado imediatamente posterior ao sulcador 
move o solo erguido, tombando-o para ambas as laterais. 
 
Figura 6 - Implemento agrícola para construção de sulco 
 
Fonte: http://www.inpi.gov.br. 
 
No mercado brasileiro, existe a plantadora adubadora hyper camalhoeira KF64, 
assim denominada, com sistema inovador que possibilita a semeadura da cultura da soja em 
solos de várzeas (Figura 7). Para formação do camalhão é utilizadas em sua estrutura pás 
29 
 
dimensionadas e com regulagem permitindo a formação do camalhão e sulco, 
consequentemente, seu plantio na borda do camalhão. Todo esse processo é executado em 
uma única operação da máquina sobre o solo. O sulco destina-se ao escoamento de água em 
excesso hídrico, e na falta de chuva permite a irrigação da planta pelas suas extremidades com 
água dimensionada entre os sulcos. Cada camalhão comporta o cultivo de duas linhas 
posicionadas em uma borda, numa distância de 50 cm entre linhas. 
 
Figura 7 - Plantadora adubadora camalhoeira 
 
Fonte: www.industrialkf.com.br/produtos/ver/6/HYPER+PLUS+CAMALHONEIRA. 
 
A patente de invenção BR 1020160260230 trata-se de uma semeadora-adubadora-
camalhoeira para captação de água in situ e solo de várzeas com formação de camalhões para 
facilitar drenagem e aeração do solo ou áreas irrigadas com semeadura na lateral do camalhão 
(Figura 8). A mesma irá realizar o processo de abertura do sulco, formação do camalhão, 
deposição de fertilizantes e sementes em uma operação única, reduzindo o numero de 
operações mecanizadas. Essa máquina irá realizar a abertura do sulco e a formação do 
camalhão por meio de um inovador sistema abridor de sulco e formador de camalhão 
composto de dois discos côncavos. 
 
Figura 8 - Semeadora-adubadora-camalhoeira 
 
Fonte: http://www.inpi.gov.br. 
30 
 
3.7 Metodologias de Projeto de Máquinas Agrícolas 
 
Tratando-se de semeadoras-adubadoras, existem no mercado diferentes modelos, 
porém, geralmente são equipamentos de grande porte com necessidade de elevada potência de 
acionamento, que não favorecem o pequeno agricultor (SILVA; DANIEL; PECHE FILHO, 
2007; TEIXEIRA, 2008; STEFANELLO, 2013). 
Existe uma lacuna no desenvolvimento de máquinas agrícolas para os pequenos 
agricultores, principalmente, em relação à adequação as suas necessidades específicas e ao 
custo de aquisição (ROMEIRO FILHO, 2012; NIEMCZEWSKI, 2012) fazendo com que os 
mesmos desenvolvam equipamentos que atendam as suas necessidades, com limitações 
tecnológicas e sem uma base metodológica de projeto adequada (IPEA, 2015). 
O projeto de um produto pode ser considerado como uma atividade planejada, um 
conjunto de atividades correlacionadas e coordenadas, com a finalidade de alcançar objetivos 
específicos dentro de certos limites financeiros e tempos (ANDRADE; PEREIRA; DANTAS, 
2010). 
Para Freire (2011), pode-se projetar, construir, adaptar ou modificar um 
equipamento de acordo com o interesse da indústria e exigência do mercado consumidor. Para 
isso devem ser analisados os custos, tempo de realização do projeto, qualidade e eficiência do 
equipamento que está sendo desenvolvido, fazendo desta etapa uma das mais importantes. 
De acordo com Back e Forcellini (2002), até a execução de um projeto, o mesmo 
passa por um conjunto de processo sistemático e necessário que pode ser dividido em quatro 
fases distintas a serem executadas tendo assim: a definição da tarefa, projeto conceitual, 
projeto preliminar e projeto detalhado. De acordo com Albiero, Maciel e Gamero (2011), o 
grande obstáculo por parte dos pesquisadores é relacionado à adequação das metodologias de 
engenharia com as necessidades e particularidades das metodologias participativas necessáriasa regiões como o semiárido. 
O desenvolvimento de um determinado produto, até chegar à produção em escala 
comercial, envolve toda uma serie de atividades: projeto preliminar, detalhamento, análise, 
planejamento da produção, produção, controle de qualidade e assistência ao usuário 
(FORCELLINI, 2002; BACK; OGLIARI; DIAS, 2008). Como alternativa ao método 
empírico propõe-se o modelo de fases de Pahl et al. (2005) que divide o processo de 
desenvolvimento de produto em quatro fases: planejamento e esclarecimento da tarefa, 
projeto conceitual, projeto preliminar e projeto detalhado. 
31 
 
O projeto informacional consiste na análise detalhada do problema de projeto, 
buscando-se todas as informações necessárias ao pleno entendimento do problema (REIS; 
FORCELLINI, 2002). Para Reis e Forcellini (2006) e Teixeira (2008) o ponto de partida do 
projeto informacional é identificar o problema que deu origem à necessidade de 
desenvolvimento de um novo produto. Já, Rozenfeld et al. (2006) ressalta que o objetivo do 
projeto informacional é desenvolver um conjunto de informações, o mais completo possível, a 
partir de informações levantadas no planejamento e em outras fontes, chamado de 
especificações meta do produto. 
Na fase do projeto informacional ficam definidos as fases do ciclo de vida do 
produto e seus clientes (externos, internos e intermediários), assim como suas necessidades, a 
estas são conferidos atributos, submetidas à checklists e hierarquizadas, dando origem às 
especificações de projeto, que vem a serem características do produto, com seu valor meta, 
sua forma de avaliação e seus aspectos indesejados (FONSECA, 2000; REIS, 2003; 
MENEGATTI, 2004; BACK; OGLIARI; DIAS, 2008). 
O ciclo de vida pode ser efetuado por meio de levantamentos bibliográficos e 
brainstorming que permitem colher as necessidades do mercado consumidor, da capabilidade 
de projeto, da fabricação, da montagem, da embalagem, da armazenagem, do transporte, da 
compra, vendam e marketing, do uso, da função, da manutenção, da reciclagem e do descarte 
(ZARDO; BARBISAN; BERTICELLI, 2016). 
Após o levantamento das necessidades dos clientes, essas informações são 
convertidas para requisitos dos clientes, numa linguagem mais apropriada (FONSECA, 2000), 
aplicando no método da casa da qualidade (QFD) cujo objetivo é garantir a qualidade dos 
produtos e serviços de acordo com os desejos dos clientes, classificando os requisitos de 
projeto, obtendo um conjunto de especificações de projeto, ordenadas quanto a sua 
importância e quantificadas (SLANK et al., 2009). 
A fase de projeto conceitual é onde ocorre a concepção do produto, por meio da 
busca, criação, representação e seleção de soluções (ROZENFELD et al., 2006). Esta é a fase 
com maior potencial de otimização de retorno do investimento, representando baixo custo e 
alto benefício (BAXTER, 2000). 
Compreendido o escopo faz-se necessário o estabelecimento da função global. A 
função global é aquela corresponde à função mais ampla que o produto deve desempenhar, 
indicando entradas e saídas de energia, material e sinal em relação a um sistema periférico 
que serve de limite entre a máquina e suas interfaces (PAHL; BEITZ, 1996; BACK; 
OGLIARI; DIAS, 2008). 
32 
 
Reis (2003) descreve resumidamente essa etapa, em três tarefas, tais como: 
 
Estabelecer a função global com base no fluxo de material, energia e sinal através do 
emprego de um diagrama de bloco, expressando a relações entre as entradas e saídas 
do sistema independente de uma solução; Estabelecer estruturas funcionais 
alternativas, ou seja, a subdivisão da função global visando facilitar a busca por 
princípios de solução; Selecionar a estrutura funcional adequada ao projeto partindo 
das diversas estruturas funcionais geradas. 
 
Na fase de concepção de um novo produto, diversas metodologias podem ser 
utilizadas para gerar ideias, entre elas podemos citar: brainstorming, analogia direta, método 
da instigação de questões, análise de sistemas técnicos conhecidos, matriz morfológica, 
método de Deplhi, método sintético, método da listagem de atributos entre outros (BAXTER, 
2000; ROZENFELD et al., 2006; BACK; OGLIARI; DIAS, 2008). 
Uma das metodologias mais utilizadas para organização e seleção de hipóteses de 
projeto é a matriz morfológica que consiste de uma tabela onde são listadas as funções 
necessárias no produto a ser projetado e ao lado dessas funções são citadas em forma de 
esboço as soluções possíveis para que seja suprida aquela função (PAHL et al., 2005). O 
método da matriz morfológica visa estruturar e sistematizar a apresentação dos princípios de 
solução encontrados e a geração das concepções alternativas, este é apresentado em maiores 
detalhes em Back e Forcellini (2002), Pahl e Beitz (1996) e Back (1983). 
De acordo com Back, Ogliari e Dias (2008) é difícil eleger o melhor método, 
sendo importante que o profissional conheça os principais e na concepção de um novo 
produto, experimente qual dará os melhores resultados ou adote diferentes metodologias para 
gerar soluções alternativas para solucionar o mesmo problema. 
Na fase do projeto preliminar o modelo do produto evolui da concepção ao leiaute 
definitivo (PAHL; BEITZ, 1996). Nessa etapa há o emprego de listas de verificação que 
estabelecem os princípios a serem observados e métodos de projeto para atender necessidades 
específicas (BACK; OGLIARI; DIAS, 2008). 
O projeto detalhado tem como objetivo a aprovação do protótipo, finalização das 
especificações dos seus componentes e o detalhamento do plano de manufatura, dentre outros 
(OGLIARI et al., 2013). Nesta fase, o protótipo é construído e testado, dando início à 
especificação e certificação dos componentes e fixação das especificações técnicas. Da 
mesma forma, a especificação dos materiais e a viabilidade técnica e econômica devem ser 
reavaliadas (BACK; OGLIARI; DIAS, 2008). 
33 
 
De acordo com Rozenfeld et al. (2006), o projeto detalhado, muitas vezes, está 
bastante integrado ao conceito do produto, pois os sistemas, subsistemas e componentes 
gerados no projeto conceitual são avaliados separadamente e depois o todo, ou seja, o 
conjunto é analisado para chegar à definição de um produto que seja viável para produção. 
 
3.8 Inovação tecnológica em máquinas agrícolas 
 
A inovação ocorre quando se confere uma aplicação prática para uma descoberta 
ou invenção (FINEP, 2006). O fenômeno da inovação tecnológica é complexo e se manifesta 
a partir de diversos níveis, em processos multicausais e retroalimentados e com a atuação 
mais ou menos determinante de diversos profissionais (ZACKIEWICZ et al., 2005). 
As etapas de invenção e inovação são interativas, e isso é percebido pelo crescente 
aumento das atividades de pesquisa e desenvolvimento nas empresas responsáveis pela 
comercialização das inovações (SANTOS; TOLEDO; LOTUFO, 2009). É preciso entender 
que o sucesso do desenvolvimento desta região depende da exploração correta e do uso 
eficiente de seu capital natural (ANDRADE; PEREIRA; DANTAS, 2010). Albiero (2006) 
descreve que as máquinas agrícolas podem estar classificadas em quatro níveis de grau 
tecnológico: mecanização humana, mecanização à tração animal, mecanização a motocultor e 
mecanização a trator, sendo que esta classificação se baseia na fonte de potência para as 
operações agrícolas. 
Segundo Mello (2007) a mecanização com uso da potência humana tem se 
tornado cada vez mais rara, embora exista ainda em regiões muito remotas e pobres, mas em 
geral, a agricultura familiar se vale da tração animal como principal fonte de potência. Albiero 
(2006) complementa afirmando que o grau tecnológico a motocultor é uma opção interessante 
para a agricultura familiar, pois aumenta muito a capacidade de trabalho sem produzir 
impactos indesejáveis tanto em termos ambientais como sociais. 
A introdução tecnológica tem sido a alternativa encontradapelos agricultores 
como forma de aumentar a produtividade sem aumentar os custos na produção (VIEIRA 
FILHO; SILVEIRA, 2012). A utilização da mecanização nos estabelecimentos rurais 
nordestinos ainda é uma realidade pouco disseminada, pois, em sua maioria, ainda utilizam 
práticas rudimentares em sua produção, fator este que afeta a produtividade de grande parte 
das áreas dessa região (ETENE, 2010). 
O foco dos problemas do atraso agrícola nordestino pode ser distinguido não 
apenas pela pouca demanda por máquinas e equipamentos que atendam as necessidades dos 
34 
 
agricultores, mas pela necessidade de desenvolvimento com a adoção de novas técnicas de 
produção (VASCONCELOS; SILVA; MELO, 2013). Os pequenos produtores rurais apostam 
na mecanização como forma de melhorar o desempenho. As novas tecnologias auxiliam na 
redução do tempo de trabalho e garantem aumento da produtividade, mas para isso, esses 
agricultores necessitam de máquinas com baixo valor de aquisição, seguras ao operador, 
quem tenha facilidade de regulagem e baixo custo de manutenção (REICHERT; REIS; 
DEMENECH, 2015). 
Na área de mecanização agrícola com foco na convivência com o semiárido a 
ação tem se restringido ao fornecimento de equipamentos tradicionais, tais como tratores, 
arados, semeadoras (SDA, 2012), notadamente de uso genérico em todo o espectro brasileiro, 
portanto sem especificidades para a adequação com o semiárido, muito menos considerações 
relativa a manejo adequado (SANTOS; TOLEDO; LOTUFO, 2009). Como há à necessidade 
do desenvolvimento tecnológico de novas soluções em máquinas agrícolas para o semiárido, a 
inovação tecnológica é a principal linha a ser custeada considerando as especificidades do 
semiárido e adequando a utilização dos equipamentos atualmente em uso. 
 
3.9 Desempenho operacional em máquinas agrícolas 
 
A máquina agrícola é aquela em que os elementos e subsistemas acoplados 
concorrem para operacionalizar a função de realizar tarefas agrícolas (ALBIERO, 2010). O 
trator agrícola é uma máquina de tração que disponibiliza potência aos implementos agrícolas, 
sendo um conjunto de elementos, os responsáveis por garantir a transmissão da energia 
mecânica do motor para os diferentes sistemas (MÁRQUEZ, 2004). 
A vantagem de se conhecer o desempenho operacional de máquinas agrícolas 
consiste em poder racionalizar as operações agrícolas na execução das operações exigidas 
pela produção agrícola (MIALHE, 1996). Toda e qualquer operação com máquinas agrícolas 
deve levar em consideração a velocidade de deslocamento do conjunto mecanizado 
(SILVEIRA, 2008). 
A semeadura de uma cultura é considerada uma das etapas mais importantes 
(ALMEIDA; SILVA; SILVA, 2010) quando bem realizada pode propiciar uma boa 
geminação, emergência e desenvolvimento das plântulas. Está relacionada com vários fatores, 
podendo ser destacado a máquina que irá distribuir as sementes e executa a operação 
(FURLANI et al., 2013). 
35 
 
O desempenho operacional do conjunto trator-semeadora pode sofrer interferência 
de diversos fatores, influenciando em seu desempenho operacional e qualidade da distribuição 
das sementes ao longo do leito de semeadura, entre estes fatores, podemos citar: a velocidade 
de deslocamento e o tipo de preparo do solo (GABRIEL FILHO et al., 2010; FURLANI et 
al., 2013). 
Furlani, Lopes e Silva (2005), utilizando semeadora-adubadora, com diferentes 
velocidades, durante a operação de semeadura, verificaram que velocidade de 7 km h
-1
, 
contribuiu com o aumento da capacidade operacional. Furlani et al. (2008), verificaram que o 
aumento da velocidade de deslocamento na operação de semeadura pode interferir no 
desempenho da máquina. 
Queiroz et al. (2017) avaliaram o desempenho operacional do conjunto 
mecanizado trator-semeadora com diferentes cargas no depósito de adubo e regime de marcha 
do trator e verificaram que Uma maior velocidade associada á maior carga no depósito de 
adubo proporcionou melhor desempenho operacional do conjunto trator-semeadora. 
Para Mello et al. (2004), a uniformidade de distribuição de sementes dentro do 
leito de semeadura, através da regulagem adequada da semeadora-adubadora e correta 
adequação do trator utilizado, tem sido observada como uma das formas de aumento da 
produtividade dentro da lavoura. 
Copetti (2012) afirma que, as semeadoras representam importante papel dentro do 
processo produtivo, pois a produtividade de uma cultura pode ser afetada pela variação da 
uniformidade de distribuição de sementes no sulco de semeadura, reduzindo os lucros dos 
produtores quando a regulagem do conjunto é feita de forma inadequada. 
 
3.10 Pesquisas realizadas com semeadoras-adubadoras no sistema de camalhão 
 
As pesquisas que vem sendo desenvolvidas, embora não seja muito difundida, 
estão voltadas para o sistema de preparo do solo com foco na captação de água da chuva in 
situ, e para o processo de semeadura realizado por semeadoras-adubadoras adaptadas no 
sistema de sulco-camalhão, em solos de várzeas. 
Anjos e Brito (2000) desenvolveram um equipamento para ser utilizado em 
sistema de cultivo em camalhões com sulcos barrados. O sistema de sulco barrado é uma 
técnica de captação de água de chuva in situ, o mesmo equipamento desenvolvido é utilizado 
em cultivos de sequeiro e consiste no barramento com o objetivo de retardar o escoamento 
superficial da água de chuva, muito utilizado no semiárido. 
36 
 
Brito et al. (2008) avaliando perdas de solo e de água em diferentes sistemas de 
captação in situ no semiárido brasileiro, verificou que, o sistema de preparo do solo com 
sulcos barrados, para o cultivo do milho, apresentou os menores valores de perdas de água e 
de solo, enquanto os maiores valores foram obtidos nos tratamentos Guimarães Duque e no 
sistema tradicional. 
Sousa et al. (2013) avaliando o cultivo de girassol sob técnicas de captação de 
água da chuva in situ no semiárido da Paraíba pode concluir que a técnica proporcionou um 
maior rendimento da cultura, afirmando que uso de técnicas de captação de água in situ pode 
ajuda as plantas de girassol a tolerar um período de veranico de aproximadamente 15 dias. 
Laime et al. (2014) avaliando o sistema de captação de água no crescimento de 
pinhão manso, verificaram ao longo do ciclo que o crescimento foi beneficiado pela forma de 
preparo. Wanderley et al. (2014) avaliando o crescimento do girassol sob sistema de captação 
de água e adubação orgânica, observaram que ao longo do ciclo o girassol teve o crescimento 
diferenciado com uso de técnicas para favorecer a captação de água. 
Amorim (2017) avaliou o desempenho energético e operacional de um conjunto 
trator-semeadora equipadas com mecanismo sulcadores, a qualidade de semeadura, qualidade 
da abertura do sulco e formação do camalhão, desempenho da cultura milho e atributos físicos 
do solo, verificou que, a semeadura dentro do sulco apresentou melhor desempenho 
energético e operacional, sendo que, a maior produtividade do milho foi observada para 
semeadura em cima do camalhão. 
Silva et al. (2007) realizaram um trabalho no sistema sulco-camalhão para 
culturas em rotação do arroz em áreas de várzeas do Rio Grande do Sul. Para isso avaliaram o 
processo de semeadura de milho e da soja no sistema sulco-camalhão com o uso de 
camalhoeira/semeadora equipada com sulcadores pés de pato, no espaçamento de 0,80 m e 
com discos duplos no espaçamento de 1,60 m, os autores ainda avaliaram a confecção de 
sulco-camalhão de 1,80 m de largura utilizando rotoencanteirador. 
Silva et al. (2007) avaliaram o rendimento de grãos de soja e milho obtidos em 
diferentes sistemas sulco/camalhão em relação à irrigação e drenagem em áreas de várzeas 
sistematizadas. Diversas pesquisas também foram realizadas no mesmo trabalho para 
comparar diferentes tipos de camalhões entre si, e em relação ao cultivo em solo com preparo 
convencional. 
Nesseenfoque, observa-se que, existem pesquisas voltadas para a captação de 
água in situ e em solos de várzeas, mas de forma separada para cada processo, assim, a tese 
traz a criação de um novo conceito de máquinas para realizar o processo de preparo do solo e 
37 
 
semeadura de forma simultânea, além de ser utilizadas independentes da cultura, 
características da região, tipo de solo e manejo. 
 
3.11 Controle Estatístico do Processo 
 
Do ponto de vista agronômico, qualidade é a realização das operações agrícolas 
ou a obtenção de produtos que estejam adequados às especificações ou a padrões agronômicos 
recomendados (SILVA et al., 2008). As operações agrícolas são de fundamental importância 
para a melhoria de todo o processo produtivo, normalmente realizado sem que haja um 
controle efetivo para que as variabilidades fiquem dentro de padrões aceitáveis 
(FERNANDES; MILAN; PECHE FILHO, 2000). 
O uso de técnicas estatísticas no controle das operações agrícolas mecanizadas é 
uma realidade, pois a qualidade das operações representa um declínio na variabilidade, 
obtendo-se resultados mais próximos aos limites especificados (MILAN; FERNANDES, 
2002), para isso, faz-se necessário um acompanhamento do processo, a fim de detectar 
alterações. 
O Controle Estatístico de Processo (CEP) é uma prática que permite verificar o 
comprometimento do processo quanto há limites superiores e inferiores, detectando 
comportamentos tendenciosos das variáveis do processo, segundo, Alencar Lopes e Souza 
Júnior (2007), o CEP detecta rapidamente alterações dos parâmetros de determinados 
processos, para que os problemas possam ser corrigidos antes que muitos itens não conformes 
sejam produzidos (MINGNOTI; FIDELIS, 2001). 
Bonilla (1995) e Montgomery (2004) ressaltam que o CEP é um conjunto de 
ferramentas úteis para a resolução de problemas para o alcance da estabilidade do processo e 
aumento da capacidade através da redução da variabilidade. De acordo com Paulini, Milan e 
Salvi (2009) é muito complicado determinar todos os fatores que influem nas operações 
agrícolas, necessitando de buscar fatores que melhorem a eficiência e eficácia dessas 
operações. 
A variabilidade em processos agrícolas mecanizados tem sido investigada por 
meio de ferramentas de qualidade do processo (NORONHA et al., 2011; ALBIEIRO et al., 
2012; MELO et al., 2013; VOLTARELLI et al., 2015). Originalmente empregadas em 
processos industriais, atualmente têm auxiliado o gerenciamento das operações agrícolas, 
permitindo à identificação de causas naturais e/ou especiais, monitoramento e eliminação das 
causas de variabilidade do processo (ARCOVERDE; CORTEZ; SOUZA, 2017). 
38 
 
Fernandes, Costa e Souza (2010) comentam que o CEP auxilia no controle da 
qualidade nas etapas do processo, principalmente nos processos repetitivos, pois visa garantir 
a estabilidade e a melhoria contínua do processo. Neste sentido, o controle estatístico do 
processo tem se mostrado uma boa alternativa para avaliação de processos envolvendo 
operações agrícolas mecanizadas (ORMOND, 2017). 
Alguns autores têm feito uso do controle estatístico de processo em operações 
agrícolas mecanizadas, utilizando as variáveis avaliadas como indicadores de qualidade (REIS 
et al., 2010; CHIODEROLI et al., 2012; COMPAGNON et al., 2013; TOLEDO; SILVA; 
FURLANI, 2013; CASSIA et al., 2013; VOLTARELLI et al. 2015; VOLTARELLI et al. 
2017). 
O CEP permite reduzir a variabilidade das variáveis controladas permitindo 
utilizar condições operacionais que aproximem as variáveis de interesse dos seus limites de 
controle (ALENCAR; LOPES; SOUZA JÚNIOR, 2007). Porém, Montgomery (2004) 
comenta que o CEP é uma ferramenta que só pode ser utilizada quando os dados apresentarem 
normalidade. Neste enfoque, Albiero et al. (2012) verificaram em seus testes que os dados 
obtidos não apresentavam distribuição normal o que inviabilizou a análise dos gráficos de 
controle convencionais, indicando a necessidade de utilização da metodologia da MMEP. 
 
3.12 Análise de modo e efeito de falha (FMEA) 
 
A Análise dos Modos e Efeitos de Falhas, do original em inglês Failure Mode and 
Effects Analysis (FMEA) é uma metodologia sistemática que permite identificar potenciais 
falhas de um sistema, projeto e/ou processo, com o objetivo de eliminar ou minimizar os 
riscos associados, antes que tais falhas aconteçam (YANG et al., 2006). 
No processo de desenvolvimento de produtos (PDP) devem ser consideradas duas 
características essenciais para atender o mercado: a qualidade e a confiabilidade do produto 
(FRANK et al., 2013). A avaliação da qualidade e confiabilidade do produto é 
tradicionalmente feita nos estágios avançados de seu desenvolvimento, por meio de inúmeros 
testes, aplicação de técnicas estatísticas e teoria probabilística (LEVIN; KALAL, 2003; 
YANG, 2007; BERTSCHE, 2008). 
O FMEA é um método analítico, padronizado utilizado com o objetivo de 
determinar o efeito da ocorrência de falha em sistemas e em equipamentos (MAOS; MILAN, 
2009). Conforme Puente et al. (2002), o método FMEA é útil para identificar as falhas atuais 
39 
 
e potenciais e seus efeitos em sistemas e processos para definir ações que visem reduzir ou 
eliminar o risco associado a cada falha. 
O FMEA avalia a severidade de cada falha relativamente ao impacto causado aos 
clientes, sua probabilidade de ocorrência e de detecção antes de chegarem às mãos dos 
clientes. Com base nestes três elementos, severidade, ocorrência e detecção, o método FMEA 
leva à priorização de quais modos de falha acarretam os maiores riscos ao cliente e que, 
portanto, merecem atenção (FERNANDES; REBELATO, 2006). 
O formulário FMEA pode ser apresentado em diferentes formatos, porém seus 
elementos básicos são sempre os mesmos: cabeçalho, funções, modos de falha, efeitos, 
causas, severidade, ocorrência, formas de controle, detecção e ações recomendadas (RAMOS, 
2006, ALBIERO, 2010). Os dados levantados para a aplicação do FMEA devem ser todos 
considerados para uma tomada de decisão envolvendo risco (GARCIA, 2013). 
 
3.13 Elementos finitos de máquinas 
 
O método dos elementos finitos (MEF) foi criado para resolver problemas 
estruturais no âmbito da engenharia no qual avaliava o grau de deformação e tensão que um 
sólido sofria quando determinadas cargas eram impostas sobre ele (BRITO et al., 2017). 
O MEF é uma forma de análise matemática, fundamentado na divisão de um 
domínio em pequenas áreas, denominado de elementos finitos, a essa divisão dá-se o nome de 
"malha", a malha é composta por arestas (faces) e nós (pontos de intersecção das arestas) 
(TRENTO et al., 2016). 
O método FEM substitui um problema complexo por um conjunto de problemas 
simples. Divide o modelo em muitas peças pequenas (por exemplo, tetraedros) de formas 
simples, chamadas elementos. Quando um elemento de estudo é selecionado as tensões 
desejadas são aplicadas sobre ele, o seu comportamento é descrito por funções algébricas, em 
que os achados representarão a distribuição das tensões e deformações do modelo 
experimental (LOTTI et al., 2006). 
Atualmente, o uso de técnicas de Métodos Elementos Finitos (MEF) para 
dimensionamento de estruturas é amplamente utilizado para resolver problemas estruturais, 
térmicos e de vibração, e é possível analisar qualquer forma (NIEMCZEWSKI et al., 2014). 
O MEF é baseado na suposição de que o deslocamento de cada um dos elementos pode variar 
dentro de uma estrutura analisada (MAGALHAES et al., 2012). 
40 
 
O uso de computadores tem proporcionado o desenvolvimento de "protótipos 
virtuais", em que determinada máquina ou sistema é modelado mediante um programa 
computacional, no qual o seu comportamento é simulado sob diferentes condições de 
funcionamento, antes de entrar para em linha de produção (MAGALHÃES et al., 2006). 
Diversos são os trabalhos encontrados na literatura utilizando o MEF. 
Niemczewski et al.